细菌如何在应对不同压力的同时仍然保持正常的细胞功能学术资讯

来源：生物通

马萨诸塞大学阿默斯特分校的生物化学家们报告说，在压力下细菌的损伤控制系统可能会变得超限和堵塞，但这会导致细胞打开非常不同的路径来作出反应，以确保正常生长继续进行。

最近一期的《Molecular Cell》，分子和细胞生物学项目的博士生Rilee Zeinert和他的导师Peter Chien教授报告了他们最近的实验和发现，即细菌如何在应对不同压力的同时仍然保持正常的细胞功能，如DNA复制。其他投稿作者包括德克萨斯大学西南医学中心的Benjamin Tu和Hamid Baniasadi。

Chien说，在紧张的环境中细胞必须保持正常的生长，它们含有能降解用过的蛋白质和其他废物的清洁蛋白酶，在其他生物反应中也可能有类似的调节作用。他认为，“癌细胞在蛋白质胁迫条件下也在不断生长，因此了解细胞一般如何利用蛋白酶竞争来应对压力，这就引出了一种诱人的推测，即我们可以抑制类似的途径来阻止不受控制的生长。”

在细菌中，一种被称为Lon的蛋白酶破坏受损的蛋白质，以保护细胞免受其毒性后果的伤害，并降解正常的信号蛋白。对蛋白质有毒的压力——例如导致错误折叠的压力——促使细菌不仅试图不断地去除这些受损的蛋白质，而且还保持复制DNA等正常生长的过程。Zeinart研究了Lon蛋白酶及其在细胞应激时使用的途径，如抗生素攻击或极端高温来实现这一点。

在他们的新论文中，作者指出当细菌受到压力时，受损蛋白质的增加最终会暂时淹没Lon蛋白酶。Chien解释说，这导致了信号蛋白的稳定，而这些蛋白质通常会被Lon降解，从而引发一连串的反应。

他补充道，“错误折叠的蛋白质是煤矿里的金丝雀。当细胞堆积得如此之多以致于Lon被阻断时，细胞的反应是打开确保生长所需的通路。特别是，这些细胞增加了脱氧核苷酸的数量，脱氧核苷酸是DNA复制所需的组成部分。”

在探索依赖Lon蛋白酶的不同基因的本质特征时，Zeinart、Chien和同事意外地发现了这一新途径。Chien回忆说，“Riele使用了一种新的方法来研究每个基因在不同突变背景下的适应度成本。令人惊讶的是，他发现在缺少Lon蛋白酶的细胞中，一个正常必需的脱氧核苷酸合成基因的丢失竟然是可以容忍的。”

他补充说，这意味着通过降低Lon活性，细胞可以通过制造更多的脱氧核苷酸来进行补偿，研究人员用代谢组学证实了这一结果。

Chien解释说，“代谢组学告诉我们，当Lon活性受损时，DNA合成的所有组成部分都发生了实质性的变化。同时，我们还发现，当细胞受到压力时，它们似乎也能制造出更多的这些分子。”这一联系让研究人员确定，正是压力引起的受损蛋白质导致了Lon活性的阻滞，才导致了这种反应。

参考文献

The Lon Protease Links Nucleotide Metabolism with Proteotoxic Stress

来源：gh_c1fce5726992 生物通

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